Học tốt Vật lí 12, bài 10: Đặc trưng vật lý của âm

Thứ sáu - 09/08/2019 11:36

Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 10: Đặc trưng vật lý của âm

A. Kiến thức cơ bản
1. Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí.
2. Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm. Tần số của âm phát ra bằng với tần số của nguồn âm.
3. Âm nghe được là âm có tần số từ 16Hz đến 20000Hz.
4. Hạ âm là âm có tần số nhỏ hơn 16Hz.
5. Siêu âm là âm có tần số lớn hơn 20000Hz.
6. Môi trường truyền âm và tốc độ âm
- Âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong chân không.
- Tốc độ âm phụ thuộc vào phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ phân tử và nhiệt độ của môi trường truyền âm.
7. Về phương diện vật lí, âm được đặc trưng bởi tần số âm, cường độ âm (hay mức cường độ âm) và đồ thị dao động của âm.
- Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
- Đơn vị: oát trên mét vuông (W/m²)
- Mức cường độ âm là logarit thập phân của tỉ số cường độ âm bất kì I với cường độ âm chuẩn I₀.
L(B) = lg

hay L(dB) = 10lg

I₀= 10^-12W/m², cường độ âm chuẩn
I: cường độ âm (W/ m²)
L: mức cường độ âm (B)
1B = 10dB

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 10
C1. Hãy chi ra bộ phận dao dộng phát ra âm trong các dụng cụ này.
Trả lời:
Bộ phận dao động phát ra âm trong các dụng cụ:
- Đàn dây thì sợi dây đàn dao động phát ra âm.
- Ống sáo thì cột không khí dao động phát ra âm.
- Âm thoa thì hai nhánh âm thoa dao động phát ra âm.

C2. Thật ra, lúc trong chuông là chân không hoàn toàn, ta vẫn còn nghe thấy tiếng chuông reo rất nhỏ. Giải thích thế nào và chứng minh cách giải thích đó thế nào ?
Trả lời:
Trong chuông là chân không hoàn toàn, ta vẫn nghe thấy tiếng chuông reo rất nhỏ là do âm còn truyền qua giá gắn chuông, bàn đặt chuông và hộp thủy tinh rồi truyền qua không khí đến tai ta.
Nếu ta đặt chuông lên tấm nhựa xốp, mềm cách âm đối với bàn thì âm nghe sẽ giảm. Nếu tấm nhựa xốp cách âm tốt thì tai ta sẽ không còn nghe nữa.

C3. Hãy nêu một vài dẫn chứng chứng tỏ rằng âm truyền với một tốc độ hữu hạn.
Trả lời:
Khi trời mưa giông, ta thấy tia chớp chói sáng sau khoảng thời gian khá lâu mới nghe tiếng sấm.
Người đánh kẻng ở xa, từ 150m đến 200m, ta thấy dùi đánh vào kẻng sau một khoảng thời gian khá lâu mới nghe tiếng kẻng.

C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 10 TRANG 55
1. Hạ âm và siêu âm có cùng bản chất không?
Trả lời:
Hạ âm và siêu âm có cùng bản chất là sóng cơ học, chỉ khác nhau về tần số.

2. Sóng âm là gi?
Trả lời:
Sóng âm là sóng cơ học lan truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí.

3. Nhạc âm là gi?
Trả lời:
Nhạc âm là âm có tần số xác định.

4. Trong ba môi trường rắn, lỏng và khí, âm truyền nhanh nhắt trong môi trường nào, chậm nhất trong môi trường nào?
Trả lời:
Trong ba môi trường: Rắn, lỏng, khí thì âm truyền trong chất rắn là nhanh nhất và chậm nhất là âm truyền trong không khí.

5. Cường độ âm được đo bằng gì?
Trả lời:
Cường độ âm được đo bằng oát trên mét vuông, kí hiệu là w/m2.

6. Chọn câu đúng.
Siêu âm là âm
A. Có tần số lớn
B. Có cường độ rất lớn.
C. Có tần số trên 20 000 Hz.
D. Truyền trong mọi môi trường nhanh hơn âm.
Trả lời:
Chọn đáp án C. Sóng siêu âm là sóng có tần số lớn hơn 20000 Hz.

7. Chọn câu đúng.
Cường độ âm được đo bằng
A. Oát trên mét vuông.
B. Oát.
C. Niuton trên mét vuông.
D. Niutơn trên mét.
Trả lời:
Chọn đáp án A. Cường độ âm được đo bằng oát trên mét vuông.

8. Một lá thép dao động với chu kì T = 80ms. Âm do nó phát ra có nghe được không?
Trả lời:
Ta có: f =

= 12,5Hz => f = 12,5Hz < 16Hz.
Đây là sóng hạ âm nên tai ta không nghe được.

9. Một siêu âm có tần số 1 MHz. Sử dụng Bảng 10.1, hãy tính bước sóng của siêu âm này trong không khí ở 0°C và trong nước ở 15°C.
Giải:
Theo bảng 10.1, vận tốc âm trong không khí ở 0°C là v = 331 m/s, trong nước ở 15°C v' = 1500(m/s)
Bước sóng của siêu âm trong không khí ở 0°C
λ =

= 0,331(mm)
Bước sóng của siêu âm trong nước ở 15°C
λ' =

= 1,5 (mm)

10. Để đo tốc độ âm trong gang, nhà vật lí Pháp Bi-ô đã dùng một ống bằng gang dài 951,25m. Một người đập một nhát búa vào một đầu ống gang, một người ở đầu kia nghe thấy hai tiếng gõ, một truyền qua gang và một truyền qua không khí trong ống gang; hai tiếng ấy cách nhau 2,5s. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s, hãy tính tốc độ âm trong gang.
Giải:
Vận tốc âm truyền trong gang nhanh hơn vận tốc truyền trong khí
Gọi t là thời gian truyền âm trong không khí.
Thời gian truyền trong gang là (t - 2,5)
Ta có: Thời gian truyền trong không khí:
t =